JP4534803B2 - 樹脂パッケージの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を搭載する樹脂パッケージに関し、特に半導体素子が実装される実装面側とその裏面とにそれぞれ形成された配線パターンを導通接続するスルーホール導体が設けられた樹脂パッケージに関する。

半導体素子を搭載する樹脂パッケージがある。この樹脂パッケージに、半導体素子として光電変換素子を収容してポッティングで封止した光電変換装置としている。このような樹脂パッケージが特許文献１，２に記載されている。

この特許文献１，２に記載の樹脂パッケージは、側面からリードフレームが突出したものであるが、側面に端子電極が断面コ字状または断面Ｌ字状に形成されたものがある。この側面にメッキにより端子電極が断面Ｌ字状に形成された従来の樹脂パッケージを図４に基づいて説明する。

従来の樹脂パッケージ１５は、開口した箱状に形成された樹脂の成形品であるパッケージ本体１６にメッキで配線パターンを設けたものである。この樹脂パッケージ１５の配線パターン１７として、半導体素子がダイボンドされる収容部１７ａが中央部に設けられている。そして収容部１７ａの両側に平行するように、半導体素子の接続端子とワイヤボンドされる接続部１７ｂが列状に設けられている。また接続部１７ｂと、側面に設けられた端子電極１７ｃとを、それぞれ接続するためにパッケージ本体１６に形成されたスルーホール１８の内周壁面に円筒形状のスルーホール導体１７ｄが設けられている。

この従来の樹脂パッケージ１５に、例えば光電変換素子を収容部１７ａに搭載し、光電変換素子の入射面となる上面にガラス板を搭載し、そしてガラス板の周囲をポッティングで封止することで、光電変換装置としている。
特開２００４−１９３２９４号公報（第１図） 特開平７−２２６５２４号公報（第５図）

しかし、従来の樹脂パッケージ１５のパッケージ本体１６を成形するときには、スルーホール導体１７ｄが形成される貫通孔となるスルーホール１８の開口部分に樹脂バリが発生することがある。この樹脂バリについて図５に基づいて詳細に説明する。

図４におけるパッケージ本体１６に設けられるスルーホール１８は、図５に示すようにピン１９ａが設けられた上金型１９を、下金型２０に設けられた嵌合孔２０ａに挿入させ、上金型１９と下金型２０とで形成されるキャビティ２１に溶融した樹脂を圧入し、樹脂を硬化させることで、ピン１９ａの部分がスルーホール１８となってパッケージ本体１６が成形される。

ところが、上金型１９に設けられたピン１９ａと、下金型２０の嵌合孔２０ａとの間で、僅かながら隙間２２が生じる。この隙間２２に型締めされた金型に圧入された樹脂が浸入することで、嵌合孔２０ａの開口の周縁部に沿った樹脂バリとなる。

図６に示すように、この樹脂バリ２３がスルーホール１８の開口に形成された状態で、配線パターン２４を形成すると、樹脂パッケージ１５を実装する実装基板と樹脂バリ２３との間に挟まれた配線パターン２４が実装する際の応力で断線することがある。

配線パターンが断線すると、半導体素子の本来の機能は発揮することができず、不良品として、半導体素子は樹脂パッケージごと廃棄されることになる。

半導体装置の小型化に伴い樹脂パッケージも小型化される一方である。それに伴って配線パターンの厚みも薄くなってくるので、このままではスルーホールの開口部分に形成された配線パターンの断線が増加することが懸念される。

そこで本発明は、スルーホールが設けられた樹脂パッケージを成形する際に、スルーホールの開口部分での樹脂バリの発生を防止することで、スルーホールの開口部分に形成された配線パターンの断線を防止することが可能な樹脂パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の樹脂パッケージの製造方法は、樹脂で成形されるパッケージ本体に、半導体素子を搭載する搭載面側に形成された配線パターンと前記搭載面と反対側となる面に形成された配線パターンとを導通接続するスルーホール導体が設けられている樹脂パッケージの製造方法において、前記スルーホール導体となる位置に第１の凸部が設けられた第１の金型と、前記第１の凸部に対応させて配置され、前記第１の凸部の先端部が挿入する嵌合孔を頂上部に有する第２の凸部が設けられた第２の金型とを型締めする工程と、前記第１の金型と前記第２の金型とで形成されるキャビティに樹脂を圧入して、前記パッケージ本体を成形する工程とを備えたことを特徴とする。

第１の金型に、スルーホールとなる位置に第１の凸部を設け、第２の金型に第１の凸部に対応させて配置され、第１の凸部の先端部が挿入する嵌合孔を頂上部に有する第２の凸部を設けたことで、パッケージ本体に発生する樹脂バリは、その第２の凸部の頂上部の位置で発生するので、スルーホールの開口部分での樹脂バリの発生が防止できる。よって、スルーホールの開口部分に形成された配線パターンの断線を防止することが可能である。

本願の第１の発明は、樹脂で成形されるパッケージ本体に、半導体素子を搭載する搭載面側に形成された配線パターンと搭載面と反対側となる面に形成された配線パターンとを導通接続するスルーホール導体が設けられている樹脂パッケージの製造方法において、スルーホール導体となる位置に第１の凸部が設けられた第１の金型と、第１の凸部に対応させて配置され、第１の凸部の先端部が挿入する嵌合孔を頂上部に有する第２の凸部が設けられた第２の金型とを型締めする工程と、第１の金型と第２の金型とで形成されるキャビティに樹脂を圧入して、パッケージ本体を成形する工程とを備えたことを特徴としたものである。

第１の金型に、スルーホールとなる位置に第１の凸部を設け、第２の金型に、第１の凸部に対応させて配置され、第１の凸部の先端部が挿入する嵌合孔を頂上部に有する第２の凸部を設けたことで、スルーホールは第１の凸部と第２の凸部とで形成されることになる。そして、第１の凸部と第２の凸部が嵌合する第２の凸部の頂上部の位置がスルーホールの中程となるので、樹脂バリはその第２の凸部の頂上部の位置で発生する。従って、スルーホールの開口部分では樹脂バリが発生しない樹脂パッケージを製造することができる。よって、半導体素子の搭載面側のスルーホールの開口部分に形成された配線パターンが、他の部品の搭載時に擦れてしまっても断線することがない。また半導体素子の搭載面側の反対側となるスルーホールの開口部分に形成された配線パターンが、この樹脂パッケージを実装したときに擦れてしまっても断線することがない。

本願の第２の発明は、第２の凸部の外周側面は、傾斜面に形成されていることを特徴としたものである。

第２の凸部の外周側面が、傾斜面に形成されているので、第２の金型をパッケージ本体成形後に型抜きする際に、容易に抜くことができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る樹脂パッケージの製造方法について、図１から図３に基づいて説明する。本実施の形態においては、半導体素子として光電変換素子を用いた光電変換装置に用いられる樹脂パッケージを例に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂パッケージの斜視図である。図２は、パッケージ本体に形成されたスルーホールと、スルーホールの内周面に設けられたスルーホール導体との形状を説明する図であり、（ａ）は要部拡大断面図、（ｂ）は実装面側から見た図である。図３は、本発明の実施の形態に係るパッケージ本体を成形する金型を説明する要部拡大断面図である。

図１に示すように、樹脂パッケージ１は、開口した箱状に形成されたパッケージ本体２に、金メッキで配線パターン３を設けたものである。パッケージ本体２は、平面視して略７ｍｍ×略６ｍｍの矩形状に形成され、内側面が中央部から両側方向へ向かって高くなる階段状に形成されている。

配線パターン３は、光電変換素子がダイボンドされる収容部３ａと、光電変換素子（図示せず）の接続端子とワイヤボンドされる接続部３ｂと、側面に設けられた端子電極３ｃと、接続部３ｂと端子電極３ｃとを接続するスルーホール導体３ｄとからなる。

収容部３ａは、パッケージ本体２の中央部に設けられている。光電変換素子は、この収容部３ａに搭載され、銀ペーストなどの接着材で固着される。

接続部３ｂは、パッケージ本体２の中央部の位置から一段高くなった両側に位置し、列状に設けられている。光電変換素子の接続端子とワイヤボンディングされて導通接続するとともにスルーホール導体３ｄと導通接続している。

端子電極３ｃは、パッケージ本体２の両側面に断面Ｌ字状に設けられ、樹脂パッケージ１の光電変換素子が搭載される搭載面側とは反対側となる面でスルーホール導体３ｄと接続している。

スルーホール導体３ｄは、パッケージ本体２に形成された貫通孔であるスルーホール４の内周面および開口周縁部に設けられ、接続部３ｂが設けられている位置から更に一段高くなった両側に位置している。光電変換素子の受光面を覆うように配置されるガラス板などの透過性板材は、このスルーホール導体３ｄが設けられている段に配置される。

ここで、パッケージ本体２に形成されたスルーホール４と、このスルーホール４の内周面に設けられたスルーホール導体３ｄとの形状について図２に基づいて詳細に説明する。

図２（ａ）および同図（ｂ）に示すように、スルーホール４は、光電変換素子が搭載される搭載面Ｓ１と、搭載面の反対側であり実装基板へ実装されるときに実装基板と当接する実装面Ｓ２とを接続する貫通孔である。

スルーホール４は、搭載面Ｓ１側に開口４ａ−１を有する円筒部４ａと、実装面Ｓ２側に開口４ｂ−１を有する拡径部４ｂと、拡径部４ｂと円筒部４ａとを接続する接続水平部４ｃとから構成され、それぞれの中心が同心円状に位置するように設けられている。

円筒部４ａは、直径が略０．３ｍｍ、長さが略０．６ｍｍで、円筒形状に形成されている。

拡径部４ｂは、実装面Ｓ２側の開口４ｂ−１に向かって断面積が徐々に広くなるように形成されている。拡径部４ｂの開口４ｂ−１とは反対側となる基部４ｂ−２の断面積は、円筒部４ａの断面積より広くなっている。拡径部４ｂの開口４ｂ−１の直径は略０．７ｍｍであり、拡径部４ｂの基部４ｂ−２の直径は、略０．５ｍｍである。

接続水平部４ｃは、スルーホール４の中程に位置し、異なる直径を有する円筒部４ａと拡径部４ｂの基部４ｂ−２とを接続する中心部に孔を有する円形状の面である。

スルーホール導体３ｄは、円筒部４ａと、拡径部４ｂと、接続水平部４ｃとで構成されるスルーホール４の内周壁面および開口４ａ−１，４ｂ−１の周縁部に金メッキを施すことで形成される。

次に、このようなスルーホール４を有するパッケージ本体２を成形する金型を図３に基づいて説明する。

図３に示すように、樹脂パッケージ本体２を成形する金型５は、上金型６（第１の金型）と下金型７（第２の金型）とを型締めするとパッケージ本体２の形状となるキャビティ８が形成される。

上金型６には、スルーホール４となる位置に配置された円筒形状の第１の凸部６ａが設けられている。第１の凸部６ａは円筒形状に形成されたピンである。

下金型７には、第１の凸部６ａに対応させて配置され、第１の凸部６ａの先端部が挿入する嵌合孔７ａ−３を頂上部に有する第２の凸部７ａが設けられている。第２の凸部７ａは、頂部に平面部７ａ−１を有する切頭円錐形状に形成されているので、その外周側面は傾斜面７ａ−２となっている。

以上のように構成される金型５を用いた本発明の実施の形態に係る樹脂パッケージ１の製造方法を図に基づいて説明する。

まず上金型６と下金型７とを型締めする型締め工程を行う。型締め工程は、上金型６と下金型７とを位置合わせして行われるが、型締めをすると上金型６の第１の凸部６ａの先端部が第２の凸部７ａの嵌合孔７ａ−３に挿入した状態となる。

次に、上金型６と下金型７とで形成されたキャビティ８に溶融した樹脂を圧入し、樹脂を硬化させ上金型６と下金型７とを脱型する成形工程を行う。

離型すると、上金型６の第１の凸部６ａの周面部分が、スルーホール４の円筒部４ａとなり、第２の凸部７ａの傾斜面７ａ−２部分が拡径部４ｂとなり、そして第２の凸部７ａの平面部７ａ−１が接続水平部４ｃとなる。

第２の凸部７ａは、その外周側面が傾斜面７ａ−２に形成されているので、下金型７をパッケージ本体成形後に型抜きする際にも、容易に抜くことができる。

また、第１の凸部６ａと第２の凸部７ａが嵌合する第２の凸部７ａの頂上部の位置がスルーホール４の中程となるので、樹脂バリはその第２の凸部７ａの頂上部の位置で発生する。従って、スルーホール４の開口部分での樹脂バリの発生を防止することができる。

このようにして成形されたパッケージ本体２に配線パターン３を設ける配線工程を行う。この配線工程は、従来の樹脂パッケージを製造する場合と同様に行われる。

配線工程は、パッケージ本体２の全面に金メッキを施し、感光性樹脂を塗布し、マスクとしての紫外線照射を行い、エッチングをして、洗浄を行う。この配線工程により、収容部３ａ、接続部３ｂ、端子電極３ｃ、およびスルーホール導体３ｄである配線パターン３を形成して樹脂パッケージ１が完成する。このようにして樹脂パッケージ１を製造することができる。

スルーホール４の搭載面Ｓ１側の開口はガラス板に、実装面Ｓ２側の開口は実装基板に当接して擦れるが、樹脂バリ９はスルーホール４の中程にある接続水平部４ｃの孔の周縁部に発生する。従って、スルーホール４の両側の開口には出っ張りとなる樹脂バリがないので、スルーホール導体の開口周縁部が擦れても配線パターン３が断線しにくい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本実施の形態では、第１の金型を上金型と、第２の金型を下金型としたが、上金型として、拡径部を形成する第２の凸部を備えた第２の金型とし、下金型として、円筒部を形成する第１の凸部を備えた第１の金型とすることもできる。

また、本実施の形態では表面実装型の樹脂パッケージとしたが、側面から突出するリードフレームを実装基板に挿入して実装する挿入型の樹脂パッケージとしても、表面の配線パターンと、裏面の配線パターンを導通接続するスルーホール導体が形成された樹脂パッケージであれば適用は可能である。

本発明は、スルーホールが設けられた樹脂パッケージを成形する際に、スルーホールの開口部分での樹脂バリの発生を防止することで、スルーホールの開口部分に形成された配線パターンの断線を防止することが可能なので、半導体素子が実装される実装面側とその裏面とにそれぞれ形成された配線パターンを導通接続するスルーホール導体が設けられた樹脂パッケージに好適である。

本発明の実施の形態に係る樹脂パッケージの斜視図 パッケージ本体に形成されたスルーホールと、スルーホールの内周面に設けられたスルーホール導体との形状を説明する図であり、（ａ）は要部拡大断面図、（ｂ）は実装面側から見た図 本発明の実施の形態に係るパッケージ本体を成形する金型を説明する要部拡大断面図 従来の樹脂パッケージを説明する斜視図 従来の樹脂パッケージのパッケージ本体を成形する金型を説明する要部拡大断面図 従来の樹脂パッケージのパッケージ本体に形成されたスルーホールと、スルーホールの内周面に設けられたスルーホール導体との形状を説明する要部拡大断面図

符号の説明

１ 樹脂パッケージ
２ パッケージ本体
３ 配線パターン
３ａ 収容部
３ｂ 接続部
３ｃ 端子電極
３ｄ スルーホール導体
４ スルーホール
４ａ 円筒部
４ａ−１ 開口
４ｂ 拡径部
４ｂ−１ 開口
４ｃ 接続水平部
５ 金型
６ 上金型
６ａ 第１の凸部
７ 下金型
７ａ 第２の凸部
７ａ−１ 平面部
７ａ−２ 傾斜面
７ａ−３ 嵌合孔
８ キャビティ
９ 樹脂バリ

Claims (2)

1. 樹脂で成形されるパッケージ本体に、半導体素子を搭載する搭載面側に形成された配線パターンと前記搭載面と反対側となる面に形成された配線パターンとを導通接続するスルーホール導体が設けられている樹脂パッケージの製造方法において、
   前記スルーホール導体となる位置に第１の凸部が設けられた第１の金型と、前記第１の凸部に対応させて配置され、前記第１の凸部の先端部が挿入する嵌合孔を頂上部に有する第２の凸部が設けられた第２の金型とを型締めする工程と、
   前記第１の金型と前記第２の金型とで形成されるキャビティに樹脂を圧入して、前記パッケージ本体を成形する工程とを備えたことを特徴とする樹脂パッケージの製造方法。
2. 前記第２の凸部の外周側面は、傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂パッケージの製造方法。

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